Ранее ученые имели ограниченное количество инструментов для определения причины раковой опухоли. Поскольку теперь стало возможным очень быстро изучать весь геном человека, авторы исследования смогли обнаружить все мутации гена пациентов с раковыми заболеваниями и увидеть паттерны — или «мутационные признаки» — в этих опухолях.
Введение
В ходе исследования, опубликованном в журнале Cell, ученые из Университета Кембриджа (University of Cambridge) и Королевского колледжа Лондона (King’s College London) разработали всеобъемлющий каталог мутационных сигнатур, вызванных 41 агентом окружающей среды, которые становятся причиной раковых заболеваний. В будущем ученые надеются расширить каталог, используя аналогичные экспериментальные методы, чтобы создать энциклопедию паттернов мутаций, вызванных агентами окружающей среды.
Процесс мутации ДНК
Наша ДНК, человеческий геном, состоит из ряда молекул, известных как нуклеотиды. Они представлены буквами A, C, G и T. Иногда происходят изменения в «написании» нашей ДНК — например, A становится G. Эти изменения, известные как мутации, могут быть вызваны рядом факторов, например, воздействием окружающей среды, воздействием табачного дыма или ультрафиолетового излучения.
Когда клетки делятся и размножаются, они делают копии своей ДНК, поэтому любые ошибки в геноме будут воспроизведены. Со временем количество ошибок накапливается, что приводит к неконтролируемому росту клеток — развитию опухолей.
«Мутационные сигнатуры — это своего рода “отпечатки пальцев”, которые канцерогены оставляют на нашей ДНК, и точно так же, как отпечатки пальцев, каждый из них уникален», — объясняет Серена Ник-Зайнал (Serena Nik-Zainal ), сотрудник Кембриджского Университета.
Материалы и методы исследования
Исследователи выявили индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — клетки кожи, которые были перепрограммированы. Затем ученые секвенировали весь геном, чтобы посмотреть на паттерны изменений, вызванных агентами, и обнаружили, что 41 из подозреваемых (возбудитель болезни) оставил характерный отпечаток на ДНК стволовых клеток.
«Мы использовали эту технику для создания наиболее полного на сегодняшний день каталога паттернов повреждения ДНК, вызываемых агентами окружающей среды во всем геноме человека», — объясняет профессор Дэвид Филлипс (David Phillips), сотрудник Лондонского королевского колледжа.
Результаты научного исследования
Некоторые из изученных агентов окружающей среды являются известными канцерогенами, такие как полициклические углеводороды и солнечный свет. Впервые исследователи также изучили некоторые из отдельных химических веществ, обнаруженных в табачном дыме, и определили, какие из них вызывают сигнатуры, подобные тем, которые обнаруживаются при раке легких у курильщиков.
Ученые также определили «отпечатки», оставленные обычными химиотерапевтическими препаратами, некоторыми диетическими химическими веществами и некоторыми присутствующими в выхлопных газах дизельного топлива. Это исследование показывает, насколько человеческая ДНК уязвима для многих агентов в нашем окружении.
«Наша справочная библиотека позволит врачам в будущем выявлять виновных в возникновении рака. Такая информация может быть неоценимой, помогая информировать о мерах по снижению воздействия потенциально опасных канцерогенов на людей», — добавляет Ник-Зайнал.
Авторы другого исследования установили, что лечение превращает опухоли в фабрики вакцин против рака.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
